城市边界层过程在北京2004年7月10日局地暴雨过程中的作用

从大量的观测事实入手,结合简要的理论分析,揭示发生在北京城区的一次相对孤立的β中尺度对流暴雨系统的启动机制以及城市边界层在这次局地暴雨过程中的作用。研究结果表明:(1)2004年7月10日北京暴雨前后,局地水汽和天气尺度低空水汽输送条件是非常有利的,但是天气尺度系统的垂直运动对这次北京局地暴雨是存在抑制作用,至少没有明显的帮助。这一点与区域性降雨带中出现的中尺度暴雨中心具有明显区别。(2)暴雨发生在偏南暖湿气流中,首先,可能是位于北京西南的河北涞水和易县附近强雷暴群激发的重力波传播,触发对流不稳定能量释放,形成线形分布、孤立的γ中尺度对流单体,这些对流单体在城市中尺度的风场辐合线的组织下,形成β中尺度对流系统。这一对流系统激发的重力波,再次形成一系列γ中尺度对流单体,当这些单体又一次被组织成β中尺度对流系统时,由于对流不稳定能量减弱,北京城区出现的第二个降水峰值明显减弱。(3)城市与郊区下垫面物理属性造成的热力差异,不仅形成城市中尺度的低空风场辐合线,它的存在对对流单体具有明显的组织作用。同时,这种热力差异还可能造成边界层内中心城区风场垂直切变加强,郊区低空风速加大,这种强迫有利于暴雨中心区强烈的上升运动得以维持,保证了低空水汽在较大范围内向对流体中流入,维持对流降水的持续。